Утилизация конвертерных газов

В конвертерном цехе основными источниками загрязнения окружающей природной среды являются пылегазовылеления в атмосферу. Эти высокотемпературные выделения подразделяют на организованные, к которым относят улавливаемые при вы­ходе из горловины конвертера отходящие газы, и неоргани­зованные, которые обычно не улавливаются и поступают в атмосферу цеха. Неорганизованные выделения происходят периодически - при заливке чугуна, загрузке лома, сливе металла и шлака, повадках конвертера, при выбивании газов через зазор между горловиной и входом в газоотводящий тракт; эти выделения содержат пыль, тепло и ряд вредных газов (в различных случаях это СО, оксиды азота и серы, фториды).

В последние годы разрабатывают и начинают применять два способа улавливания неорганизованных пылегазовыделений. Один из них предусматривает устройство стационарных или выдвижных зонтов над местами заливки чугуна и слива металла и шлака. Второй, более эффективный способ предус­матривает сооружение вокруг конвертера и мест слива ме­талла и шлака герметичной улавливающей камеры (укрытия). Газы из этой камеры должны направляться в устройства для очистки от пыли.

Еще большее загрязнение окружающей среды могут вызы­вать отходящие из конвертера газы из-за большого их коли­чества и высокого содержания в них пыли. Эти газы пред­ставляют собой продукты окисления углерода и при верхней продувке содержат 83-89% СО, 9-11% СО₂, <5%N_г, <3% О₂; их температура по ходу продувки возрастает с 1350 до 1700 °С. Газы содержат мелкодисперсную пыль - в основном это оксиды железа, появляющиеся в результате испарения железа в высокотемпературной подфурменной зоне и после­дующего окисления паров; количество пыли составляет 80-250 г/м³ газа.

В соответствии же с санитарными нормами допускается выброс в атмосферу газов, содержащих не более 0,1 г/м³ пыли. В связи с этим все кислородные конвертеры оборудуют системой отвода и очистки отходящих газов, что существен­но усложняет и удорожает (на 10-20 %) строительство кон­вертерного цеха.

Сложность и высокая стоимость очистки связана с высо­кой температурой, большим и изменяющимся по ходу продувки количеством отходящих газов. Примерное количество отходя­щих газов можно определить с учетом того, что они состоят главным образом из СО и при окислении углерода до СО на одну молекулу кислорода образуются две молекулы СО. По­этому максимальное количество отходящих газов будет при­мерно равно удвоенному расходу кислорода. Ранее указыва­лось, что интенсивность подачи кислорода равна 2,5 - 5 м³/(т * мин), следовательно, интенсивность выхода конвертерных газов составит в середине продувки 5 - 10м³/(т * мин). В начале и ковше продувки, когда углеро­да окисляется меньше, чем в середине, количество отхо­дящих газов уменьшается.

Обычно система отвода и очистки отходящих газов вклю­чает ОКГ - охладитель конвертерных газов, т.е. котел-утилизатор и расположенную за ним систему газоочистки. В ОКГ тепло отходящих газов расходуется на нагрев и испаре­ние воды; выработка пара и горячей воды, используемых на заводе, улучшает технико-экономические показатели процес­са. Кроме того, охлаждение облегчает последующую очистку газа от пыли. В качестве газоочистных аппаратов наиболее часто применяют трубы Вентури (мокрая газоочистка), реже электрофильтры и тканевые фильтры (сухая газоочистка). На разных заводах применяют различные схемы газоочистки, обычно они включают два или несколько последовательно установленных газоочистных аппарата и должны обеспечить в очищенном газе содержание пыли менее 0,1 г/м³.

Находят применение две принципиально различные схемы отвода и очистки газов - с дожиганием и без дожигания окиси углерода в ОКГ. В первой схеме через зазор между горловиной конвертера и ОКГ подсасывается воздух, за счет кислорода которого происходит дожигание СО до С0₂.

В этом случае количество подлежащих очистке газов существенно увеличивается.

При применении другой схемы дымовые газы отводят в ОКГ без доступа воздуха, герметизируя зазор между горловиной конвертера и ОКГ. Объем очищаемых газов в этом случае сокращается в 3-4 раза, что позволяет существенно упрос­тить и удешевить ОКГ и газоочистку. Очищенный газ, в ос­новном СО, собирают в газгольдеры (для использования в качестве топлива или сырья химической промышленности) или же выбрасывают в атмосферу через дожигающее устройство. При работе по этой схеме возникает дополнительная труд­ность, связанная с тем, что смесь СО и воздуха является взрывоопасной в интервале концентраций СО 12,5-74,5 %.

В последние годы применяют схемы отвода газов без до­жигания, поскольку это снижает затраты на строительство цеха. На рис.9.14. показана схема системы отвода и очистки газов без дожигания, примененная на ряде 150 - 300 т отечественных конвертеров.

Рис. 9.14. Схема газоотводящего тракта кислородного конвертера: 1 – конвертер;

 2 – подвижная «юбка»; 3 – подвижная часть ОКГ; 4 – стационарная часть ОКГ;

5 – орошаемый газоход; 6 – трубы Вентури; 7 – каплеуловитель; 8 – нагнетатель;

9 – свеча; 10 – дожигающее устройство.

Над горловиной конвертера расположена подвижная "юбка". В опушенном положении юбка обеспечивает герметич­ность соединения горловины с ОКГ; при необходимости пово­рота конвертера юбку поднимают. Через юбку отходящие газы поступают в ОКГ, состоящий из стационарного газохода и подвижного кессона 3, который вместе с юбкой откатывают в случае необходимости обеспечить доступ в конвертер сверху. В ОКГ газы охлаждаются до 900-1000 °С и затем поступают в орошаемый газоход, где их температуру понижа­ют до 300 °С водой, подаваемой через форсунки. Затем газы попадают в первую ступень газоочистки, выполненную в виде двух параллельно расположенных труб Вентури с прямоуголь­ным регулируемым сечением горловины, и далее во вторую ступень, состоящую из одной трубы Вентури с прямоугольным регулируемым сечением. В трубах Вентури частицы пыли сли­ваются с каплями подаваемой в трубы воды. Затем поток га­зов поступает в каплеуловитель, где капли, содержащие частицы пыли, отделяются от газа. Далее очищенные газы выбрасываются дымососом в атмосферу через свечу с дожига­ющим устройством, обеспечивающим дожигание СО до СО₂. Это необходимо, чтобы в атмосферу не попадал ядовитый газ СО; вместе с тем при сжигании СО образуется некоторое коли­чество вредных оксидов азота, попадание которых в атмос­феру также считается недопустимым.

Отделяемая от газов смоченная водой пыль в виде шлама — взвеси частиц в воде - удаляется из нижней части каплеуловителя и из бункеров под трубами Вентури. Далее шлам обезвоживают, после чего воду вновь направляют в систему газоочистки, а сухой шлам используют, добавляя в шихту агломерации.